【正文】 整個位的發(fā)送時間應(yīng)該保持在 60～ 120us，否則不能保證通信的正常。 } DS18B20 的寫數(shù)據(jù) DS18B20 的數(shù)據(jù)讀寫是通過時間隙處理位和命令字來確認(rèn)信息交換的。 //拉高總線 delay1(5)。 //DQ 復(fù)位 delay1(1)。單總線經(jīng)過 的上拉電阻被拉至高電平狀態(tài)， DS18B20 在檢測到總線上升沿之后，等待 15～ 60us 接著發(fā)出 60～ 240us 的低電平信號作為存在脈沖響應(yīng)。讀數(shù)據(jù) ： 主機將數(shù)據(jù)線從高電平拉至低電平 1us 以上，再使數(shù)據(jù)線升為高電平，從而產(chǎn)生讀起始信號。 DS18B20 在檢測到 引腳上的上升沿之后，等待一段時間，然后發(fā)出存湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 26 在脈沖。存儲器操作命令為 ： 寫暫存存儲器 (4EH)、讀暫存存儲器 (BEH)、復(fù)制暫存存儲器 (48H)、溫度變換 (44H)、重新調(diào)出 E2PRAM(B8H)和讀電源供電方式 (B4H)命令。其主機總流程圖如圖 所示： 開 始初 始 化 S T C 8 9 C 5 2 、 初 始 化n R F 2 4 L 0 1 、 初 始 化 D S 1 3 0 2 、 初 始 化液 晶 、 設(shè) 置 串 口 方 式 、 波 特 率設(shè) 置 n R F 2 4 L 0 1 為接 收 模 式L C D 顯 示 日 歷根 據(jù) 不 同 地 址 判 斷各 不 同 節(jié) 點 傳 來 的溫 度 數(shù) 據(jù)結(jié) 束接 到 數(shù) 據(jù) ？數(shù) 據(jù) 接 收預(yù) 設(shè) 各 節(jié) 點 溫 度P C 機 上 顯 示 系 統(tǒng) 名稱 ， 并 提 示 輸 入 密碼密 碼 正 確 ？各 接 收 的 溫 度 與 預(yù)設(shè) 各 節(jié) 點 溫 度 相 比 溫 度 超 限 ？報 警 ， 啟 動降 溫 裝 置啟 動 升 溫 裝 置 重 設(shè) 溫 度 鍵 是 否 按 下 ？提 示 重 新 輸 入 各 節(jié)預(yù) 設(shè) 點 溫 度在 L C D 和 P C 機 上顯 示 各 節(jié) 點 預(yù) 設(shè) 溫度 和 當(dāng) 前 溫 度啟 動 D S 1 3 0 2L C D 顯 示 系 統(tǒng) 名 稱溫 度 超 限 ？YNYNNY YNYN圖 主機部分軟件設(shè)計流程圖 湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 24 節(jié)點 部分為 溫度采集發(fā)射，其流程圖如圖 所示： 開 始初 始 化 S T C 8 9 C 5 2初 始 化 n R F 2 4 L 0 1初 始 化 D S 1 8 B 2 0設(shè) 置 n R F 2 4 L 0 1 為發(fā) 射 模 式啟 動 D S 1 8 B 2 0采 集 溫 度讀 出 溫 度 數(shù) 據(jù) 并 將其 裝 載 在 發(fā) 射 寄 存器數(shù) 據(jù) 發(fā) 射結(jié) 束 圖 節(jié)點溫度采集發(fā)射軟件流程圖 溫度采 集軟件設(shè)計 DS18B20 以單總線協(xié)議工作， STC89C52 單片機首先發(fā)送復(fù)位脈沖，使信號線上的 DS18B20 被復(fù)位，接著發(fā)送 ROM 操作命令 ， 使 DS18B20 被激活進入接收內(nèi)存訪問命令狀態(tài)。采集端和接收端在上電后首先調(diào)用初始化程序，完成無線收發(fā)頻率、工作模式、發(fā)射速率、內(nèi)部寄存器的初始化配置 ； 無線收發(fā)程序負責(zé)接收和發(fā)送經(jīng)過打包后的數(shù)據(jù) ； 數(shù)據(jù)打包程序?qū)⒉杉瘮?shù)據(jù)根據(jù)通信協(xié)議加上幀頭、地址、 CRC 校驗字節(jié)，形成完整的數(shù)據(jù)包 ； 數(shù)據(jù)拆包程序根據(jù)通信協(xié)議將接收到的數(shù)據(jù)包去掉幀頭、地址信息、取出 其中的有用數(shù)據(jù)，并檢驗數(shù)據(jù)包中的CRC 字節(jié)以檢驗接收到的數(shù)據(jù)的正確性 ； 數(shù)據(jù)處理程序?qū)邮盏降挠行?shù)據(jù)進行簡單的計算處理后將其通過串口發(fā)送到計算機，進一步的分析和處理。 在設(shè)計中，單片機 I/O 口通過串行傳輸往 LCD 里傳送數(shù)據(jù)。 利用該模塊靈活的接口方式和簡樸、方便的操作指令可構(gòu)成 全中文人機交互圖形界面。 它可以工作在很低的耗電狀態(tài)以保存時鐘信息和數(shù)據(jù)，功耗小于 1uw[3]。 22KR110nFC9CapCE1CSN2SCK3MOSI4MISO5IRQ6VDO7VSS8XC29XC110VDD_PA11ANT112ANT213VSS14VDO15DXEF16VSS17VDD18DVDO19VSS20U2NRF24L0110nFC8CapVCC33nFC6VCCVCC1 2Y1L3L210m16M12nHL1 15PFC4C1C2C3DS1tianxian22PFC5Cap22PFC7CapCECSNSCKMOSIMISOIRQ 圖 無線發(fā)射電路 時鐘電路設(shè)計 DS1302包含一個實時時鐘 /日歷和 31字節(jié)的靜態(tài) RAM， 它和單片機通信經(jīng)由一個簡單的串行接口 。 REUSE_TX_PL 1110 0011 重新使用上一包有效數(shù)據(jù)，當(dāng) CE 為高電平的過程中 ，數(shù)據(jù)包被不斷的重新發(fā)射 NOP 1111 1111 空操作，可以用來讀狀態(tài)寄存器 湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 19 無線發(fā)射電路設(shè)計 nRF24L01寄存器設(shè)置是通過 SPI協(xié)議進行的，其外接電路如圖 ，其各引腳 MISO、 MOSI、 SCK、 CE CSN、 IRQ分別與單片機的 、 、 、 、 。 W_RX_PAYLOAD 1010 0000 寫 TX 有效數(shù)據(jù)： 1～ 32 字節(jié)。使用這 2種技術(shù)可以明顯降低該射頻模塊的工作電流 ， 提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。 ⑨ 標(biāo)準(zhǔn) DIP間距接口，便于嵌入式 應(yīng)用 工作于 Enhanced ShockBurst TM具有Automatic packet handling， Auto packet transaction handling， 具有可選的內(nèi)置包應(yīng)答機制，極大的降低丟包率。 ⑤ 低功耗 ～ ，待機模式下狀態(tài)為 22uA；掉電模式下為 900nA。其具有以下特點 [16]： ① ISM頻段免許可證使用。這個值以 16 位二進制補碼的形式存放在便箋式存儲器中。 DS18B20 內(nèi)部有兩個不同溫度系數(shù)的振蕩器。不過溫度轉(zhuǎn)換 位數(shù)越大，轉(zhuǎn)換時間也越長。格式如 表 所示 [14]： 表 用二進制補碼表示的 DS18B20 溫度數(shù)據(jù) Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 LSB 23 22 21 20 21 22 23 24 MSB S S S S S 26 25 24 其中，高位字節(jié)中的前 5 位 S 是符號位，若測得的溫度大于 0，則這 5 位數(shù)據(jù)也都為 “0”，實際溫度也就等于測到的數(shù)值與 (℃ /LSB)的乘積 ； 若溫度小于 0，則這 5 位數(shù)據(jù)就都為 “1”， 實際溫度就等于測到的數(shù)值取反加 l 后再乘以 。第五字節(jié)是系統(tǒng)配置寄存器， 寄存器各位定義如下 ： 第八位用來設(shè)置傳感器的工作狀態(tài)， “1”為測試狀態(tài)， “0”為操作狀態(tài)，出廠設(shè)置為操作功能狀態(tài)，用戶不能修改 ； 第七、六兩位是溫度轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)位的設(shè)置 (00， 01， 10， 01 分別對應(yīng) 9， 10， 11， 12 位溫度數(shù)據(jù) )，出廠設(shè)置為 12湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 15 位溫度數(shù)據(jù)位，用戶可根據(jù)需要進行修改，其余位無效。這為溫度的多點測量帶來了極大的方便。單片機與 MAX232 的電路連接原理圖如圖 所 示 [9]： C1+1VS+2C13C2+4C25VS6T2OUT7R2IN8R2OUT9T2IN10T1IN11R1OUT12R1IN13T1OUT14GND15VCC16U2MAX232N12345678RST91011121314151617XTAL218XTAL119VSS202122232425262728PSEN29ALE30EA/VPP313233343536373839VCC40U1STC89C5220UFC6Cap Pol230pfC430pFC52KR8Res212Y2S1SWPBVCC+5V+5V104C1Cap104C2Cap104C3Cap104C4Cap 圖 MAX232 與單片機接口的連接電路 湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 14 數(shù)字式溫度傳感器 DS18B20 DS18B20 主要由四部分組成 ： 64 位光刻 ROM 數(shù)據(jù)存儲器、溫度傳感器、非易失性電可擦寫溫度報警觸發(fā)器 TH、 TL 以及非易失性電可擦寫設(shè)置寄存器。復(fù)位脈沖的寬度至少要大于 2 個機器周期。 STC89C52單片機的 5V直流供電電路如圖 ： 12P4Header 2HP1BNCVin VoutGND7805100pFC14100pFC13100pFC15100pFC16S2SWPBD11N4007D21N4007D31N4007D41N4007VCCGND 圖 電源 電路 復(fù)位電路設(shè)計 任何微處理器均需通過可靠復(fù)位，然后才能有序地執(zhí)行應(yīng)用程 序。在單芯片上，擁有靈巧的 8位 CPU和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 11 系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案 [3]。 微處理器 電路設(shè)計 微控制器的主要功能是管理系統(tǒng)的所有外圍設(shè)備 ， 主要完成溫度數(shù)據(jù)的采集、處理 ， 然后進行數(shù)據(jù)的發(fā)送等工作。 綜合考慮各方面要求，整合 nRF24L01 的以上特點，本設(shè)計的無線模塊選用nRF24L01。無線收發(fā)器 包括：頻率發(fā)生器、增強型 Schock Burst 模式控制器、功率放大器、晶體振蕩器、調(diào)制器、解調(diào)器。 nRF401 的外圍元件很少，僅 10 個左右。它的工作頻帶在 31 868 及 915MHZ，但 CC1000 很容易通過編程使其工作在 300～ 1000MHz 范圍內(nèi)。 ③ 功耗 ； 大多數(shù)無線收發(fā)芯片是應(yīng)用在便攜式產(chǎn)品上的，因此功耗也非常重要，應(yīng)該湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 8 根據(jù)需要選擇綜合功耗較小的產(chǎn)品 。 表 幾種數(shù)字溫度傳感器的比較 溫度傳感器 LM75 LM74 MAX6575 DS1820 DS18B20 適用總線線 IIC SPI 1_Wire 1_Wire 1_Wire 溫度準(zhǔn)確度 3℃ 3℃ ℃ ℃ ℃ 溫度范圍 25～ 100℃ 55～ 125℃ 55～ 125℃ 55～ 125℃ 55～ 125℃ 最多掛接數(shù) 8 8 8 80～ 100 80～ 100 由于 DS18B20 具有獨特的單總線接口方式在多點測溫時有明顯的優(yōu)勢，占用MCU 的 I/O 引腳資源少，和 MCU 的通信協(xié)議比較簡單，成本較低，傳輸距離遠，和其他數(shù)字溫度傳感器相比，它更適合本系統(tǒng)，所以，選用 DS18B20 作 為溫度測量的傳感器。它具有獨特的單總線接口方式，即允許在一條信號線上掛接數(shù)十甚至上百個數(shù)字式傳感器，從而使測溫裝置與各傳感器的接口變得十分 簡單，克服了模擬式傳感器與微機接口時需要的 A/D 轉(zhuǎn)換器及其它復(fù)雜外圍電路的缺點，而且，可以通過總線供電 。 LM74 的模數(shù)轉(zhuǎn)換器為 12 位外加符號位，因此在其有效工作范圍內(nèi)可達 ℃ 的分辨率，轉(zhuǎn)換時間為 425ms。 ② LM74[13]是美國國家半導(dǎo)體公司推出的集成了帶隙式溫度傳感器、 A/D 數(shù)轉(zhuǎn)換器，并具有 SPI/Microwire 兼容總線接口的數(shù)字溫度傳感器。測溫范圍為 55℃ ～ +125℃ ，具有 10 位數(shù)字輸出溫度值，分辨率為 ℃ ，精度為 177。 多點溫度測量時，如果測量的點數(shù)超過了輸入通道時，就要添加多路復(fù)用器，這將增加成本和開發(fā)時間，應(yīng)盡量節(jié)約 ； 與 MCU 的通信協(xié)議應(yīng)盡量簡單，溫度測量的軟件開發(fā)難度、成本要盡量小。數(shù)據(jù)接收端與計算機通過串口通信，由芯片 MAX232 完成接口電平轉(zhuǎn)換。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖如 圖 所示： 湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 5 傳 感 器 處 理 器 無 線 模 塊 計 算 機處 理 器無 線 模 塊 圖 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖 數(shù)據(jù)采集端由傳感器、微處理器和無線模塊構(gòu)成。 ③ 低成本。 ② 高可靠性。本章介紹多點無線測溫系統(tǒng)的總體設(shè)計方案，給出結(jié)構(gòu)框圖 ， 提出了系統(tǒng)的功能和技術(shù)要求，介紹了短距離無線通信系統(tǒng)的發(fā)